【摘 要】
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熔铸装药是将炸药熔融后,注入弹体或模具中冷却凝固成药柱的工艺方法,是一个由液态凝固成为固态的复杂热物理过程。但是由于炸药凝固过程中容易形成缩松、缩孔、底隙、裂纹等装药缺陷,且对装药质量的检测一般是通过试制和破坏性试验,这不仅无法保证药柱的装药质量还会导致试制周期长、成本高、效率低等问题。因此,本文采用数值仿真对熔铸装药工艺进行模拟研究,以求提高药柱的装药质量。采用正交试验法对熔铸装药过程中浇注温度
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熔铸装药是将炸药熔融后,注入弹体或模具中冷却凝固成药柱的工艺方法,是一个由液态凝固成为固态的复杂热物理过程。但是由于炸药凝固过程中容易形成缩松、缩孔、底隙、裂纹等装药缺陷,且对装药质量的检测一般是通过试制和破坏性试验,这不仅无法保证药柱的装药质量还会导致试制周期长、成本高、效率低等问题。因此,本文采用数值仿真对熔铸装药工艺进行模拟研究,以求提高药柱的装药质量。采用正交试验法对熔铸装药过程中浇注温度、炸药粘度、环境温度、模具温度四个关键工艺参数进行数值仿真。从仿真结果可知,浇注温度以保证炸药处于熔融状态充满弹体的最低温度为宜;炸药粘度的增加不利于减少缩松、缩孔疵病,但对药柱内部产生的应力极值大小没有影响;环境温度和模具温度的升高,降低了炸药与外界温度差,有利于减少缩松、缩孔的形成和降低炸药内部应力极值。经正交优化后得出的最佳工艺参数为:浇注温度85°C,炸药粘度5c P、环境温度30°C,模具温度50°C,通过合理匹配工艺参数虽然能降低缩松、缩孔和应力极值的大小,但并不能完全消除装药缺陷。为了进一步提高药柱质量,减少装药疵病,模拟了加压凝固工艺过程和热芯棒工艺过程。通过模具中炸药温度的变化规律可知,对炸药施加一定的压力,有助于提高炸药的熔点,缩短凝固时间,从而提高了装药质量;相对于常规熔铸装药工艺,在热芯棒工艺条件下,冒口颈部与其下方补缩通道处的炸药一直处于液相状态,使冒口漏斗中的炸药能够持续对药柱中心进行补充,可以大幅减少药柱中缩松、缩孔疵病的产生。在上述装药工艺的基础上,进一步设计出加压+热芯棒相结合的新型凝固工艺,并对热芯棒插入弹腔深度、热芯棒发热温度、施加压力大小三个关键工艺参数进行正交试验仿真,结果表明:施加压力大小对缩松、缩孔影响最为明显,施加的压力越大,缺陷越少;热芯棒温度的上升会小幅增加缩松、缩孔疵病,所以也不可忽略;缩松、缩孔疵病几乎不受热芯棒插入弹腔药室深度的影响,但前提条件是热芯棒的插入深度必须贯穿药柱的补缩通道,以确保补缩通道在热芯棒工作期间完全处于畅通状态。本文研究成果可为熔铸装药工艺设计提供参考。
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